CC BY
8УДК 621.382.825
Программный комплекс для автоматизированной системы мониторинга экологического состояния на предприятии
С.Б.Беневоленский, А.А.Смирнова ГО УВПО «МАТИ»-РГТУ им. К.Э.Циолковского
А.А.Кирьянов, В.Ю.Сироткин ООО «Связь-Строй» (г. Москва)
Для повышения эффективности мониторинга экологической ситуации особое значение приобретает автоматизация обработки значительных объемов информации, которая традиционными методами затруднительна или невозможна. На большинстве крупных современных предприятий установлены системы мониторинга окружающей среды, описанные в [1-3]. Рост числа контролируемых параметров требует совершенствования этих систем в направлении автоматизации процессов обработки данных, что ставит задачу необходимости создания программных средств для автоматизированной обработки, передачи и хранения информации.
В настоящей работе описано программное обеспечение, позволяющее автоматизировать обработку данных по экологическому мониторингу и информировать оператора о тенденциях изменения экологической обстановки.
Программный комплекс написан на языке программирования С++ и функционирует под управлением операционной системы с открытым кодом Linux Red Hat Enterprise Server 5.2 с поддержкой графической системы GNOME. Функциональная структурная схема разработанного комплекса представлена на рисунке.
Все модули программного комплекса можно разделить на три рабочих группы: систему для сбора данных экологического состояния окружающей среды, систему управления базой данных и автоматизированное рабочее место оператора (АРМ).
© С.Б.Беневоленский, А.А.Смирнова, А.А.Кирьянов, В.Ю.Сироткин, 2009
Функциональная структурная схема разрабатываемого программного комплекса
Система для сбора данных экологического состояния окружающей среды представляет собой комплекс технических и программных средств, предназначенных для сбора и первичной обработки данных об экологических параметрах контролируемых компонентов природной среды. Контроль за компонентами среды осуществляется как путем непрерывных измерений с помощью устройств слежения за концентрациями вредных веществ, так и посредством отбора проб для проведения последующих анализов в аналитической лаборатории. В систему входит модуль преобразования машинограмм внешних устройств к формату разрабатываемого программного комплекса, куда передается информация с датчиков угла, газа, давления и т.п. Модуль работает в серверном режиме, независимо от задач, выполняемых на АРМ.
Входящая в состав разработанного программного комплекса система управления базами данных позволяет организовывать накопление, обработку, хранение и защиту полученной в системе сбора информации, проводит операции по извлечению, обновлению, добавлению и удалению, а также поиск информации по запросам пользователей. Система предусматривает хранение полученных данных за последние 5 лет.
АРМ взаимодействует с модулями, связанными с работой интерфейса, модулями статистики, анализа и прогнозирования и модулем транспортного характера.
К модулям, связанным с работой интерфейса в данном программном комплексе, относятся: система определения прав доступа, которая обеспечивает возможность управления и получения статистических данных в общих сетях предприятия, модуль модельного анализа виртуальной экологической карты, модули статистической обработки исходных данных, принятия решений и мо-
дуль интерфейса редактора математической модели. В модуле модельного анализа виртуальной экологической карты осуществляется прогнозирование возникновения аварий и выявление точек повышенной опасности. Данный программный компонент значительно ускоряет и облегчает процесс обнаружения очагов загрязнения. В модуле статистической обработки исходных данных происходит анализ тенденций изменения концентраций вредных веществ на территории предприятия. При этом происходит последовательный перебор всех объемов сетки, к каждому из которых применяются критерии локализации частицы. Анализ полученных в модуле статистической обработки данных происходит в модуле принятия решения. Полученные значения концентрации вредных веществ сравниваются с допустимыми концентрациями, а также с концентрациями, полученными на предыдущих этапах.
К модулям и алгоритмам статистики, анализа и прогнозирования относятся: модуль формирования банка данных с виртуальными тест-объектами, где происходит эмуляция реальной ситуации за счет генерации машинограмм, необходимых для отладки и проверки работоспособности программного комплекса, алгоритм прогнозирования возможной аварии и алгоритм анализа аварии для локализации источников загрязнения.
Модуль взаимодействия с контрольно-экологической системой (модуль транспортного характера) является связующим звеном между сохраненными и преобразованными исходными данными и всеми рабочими модулями, обеспечивающими обработку и анализ этих данных.
При ухудшении экологической обстановки система подает звуковой сигнал и на экране монитора компьютера появляется информация, указывающая на зоны, в которых отмечено превышение концентраций вредных веществ.
Таким образом, разработанный программный комплекс позволяет собрать всю информацию с различных датчиков в единую базу данных и в короткие сроки создать виртуальную карту, достаточно полно отражающую картину экологического состояния предприятия.
Литература
1. Патент США. Method and system for detecting gases or vapors in a monitored area / Ephraim Goldenberg, Shaul Serero, David Cohen et al. - 2000. - N 6061141.
2. Патент РФ. Программный комплекс «Гарант-Универсал» / В.Н.Банин, И.А.Герасимов, В.Е.Губяк. - 2005. -№ 2078357.
3. Программный комплекс «Гарант-Универсал» / А.Б.Алатырцев, Д.Б.Безрук, В.В. Князева и др. // Экология производства. - 2007. - № 1. - C. 50-55.
Поступило 12 марта 2009 г.
Беневоленский Сергей Борисович - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой электроники и информатики Российского государственного технологического университета им. К.Э.Циолковского (МАТИ). Область научных интересов: микро- и наноэлек-троника, математическое моделирование, разработка прикладного программного обеспечения. E-mail: sbb13@mail.ru
Смирнова Анна Андреевна - инженер кафедры электроники и информатики МАТИ. Область научных интересов: микро- и наноэлектроника, математическое моделирование, разработка прикладного программного обеспечения.
Кирьянов Александр Анатольевич - Генеральный директор ООО «Связь-Строй». Область научных интересов: математическое моделирование, разработка прикладного программного обеспечения.
Сироткин Владимир Юрьевич - инженер ООО «Связь-Строй». Область научных интересов: математическое моделирование, разработка прикладного программного обеспечения.
